南京农业大学教授一作在Nature发表封面论文 祝贺

近日，教育部正式公布了2025年度高等学校科学研究优秀成果奖（自然科学和工程技术类）的获奖名单。南京农业大学作为第一完成单位共斩获六项大奖，其中李姗教授荣获青年优秀研究成果奖。

在现代农业生产中，氮肥的大量施用长期以来被视为提高水稻、小麦等主要粮食作物产量的关键手段。然而，随着氮肥用量逐年攀升，其增产效果却逐渐减弱，不仅未能显著提升作物产量，反而导致农业生产成本增加、资源浪费加剧，并引发土壤酸化、水体富营养化及温室气体排放等一系列生态环境问题。尤其在中国，水稻种植面积约占全球的20%，但氮肥消耗量却高达全球总量的37%，而平均氮肥利用率仅为35%左右。这一现状迫切呼唤一种既能保障粮食安全，又能实现绿色可持续发展的新路径——培育氮肥高效利用的新品种，成为破解当前农业困局的重要突破口。

此前，在中科院遗传与发育生物学研究所傅向东团队读博的李姗以第一作者在国际顶级期刊《Nature》以封面论文形式发表了关于赤霉素信号通路调控植物氮肥高效利用机制的突破性成果。这项历时六年的系统性研究，成功从携带“绿色革命”基因的水稻资源中筛选出一个氮素吸收速率显著增强的新品系，并通过QTL定位与图位克隆等技术，鉴定出关键调控基因GRF4。研究发现，GRF4是一个正向调控植物碳-氮代谢的核心因子，不仅能促进氮素的吸收、同化与转运，还能增强光合作用及糖类代谢，从而协同推动植物整体生长发育。

尤为关键的是，研究团队还发现了一个新型优异等位基因GRF4ngr2。将该等位变异导入当前主栽的高产水稻和小麦品种后，不仅显著提升了氮肥利用效率，还在减少氮肥施用的前提下实现了更高产量，同时保留了“绿色革命”所赋予的半矮化、抗倒伏和高产等优良农艺性状。这一成果巧妙地解决了传统“绿色革命”品种因DELLA蛋白积累过高而导致氮响应迟钝、利用效率低下的固有缺陷。

上世纪60年代的第一次“绿色革命”通过引入半矮秆基因，大幅提高了小麦和水稻的收获指数，有效避免了高肥条件下植株倒伏的问题，使全球粮食产量翻倍。然而，这类品种中高水平的DELLA蛋白虽抑制了株高，却也削弱了植物对氮肥的敏感性。该研究揭示，GRF4作为赤霉素信号通路中的关键元件，能与DELLA蛋白直接互作；赤霉素通过降解DELLA蛋白，释放GRF4的转录激活能力，从而同步提升叶片的光合固碳效率与根系的氮吸收能力，实现碳-氮代谢的动态平衡。这一机制不仅从分子层面阐明了“绿色革命”高产品种为何伴随氮效低下，更提供了切实可行的改良策略。

李姗教授现为博士生导师。她长期致力于水稻养分高效利用机理的研究，在该领域取得了系统性、原创性的成果。她的研究工作以第一作者或通讯作者（含共同）身份发表于《Nature》《Nature Plants》《Nature Communications》《The Plant Cell》等国际顶尖学术期刊，多篇论文入选ESI高被引论文。凭借卓越的科研表现，李姗教授先后获得国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目支持，并入选中国科协青年人才托举工程。